适用于水位骤变环境和/或多工点周转的钢吊箱围堰侧壁的设计方法及拼装方法与流程

本发明涉及钢围堰施工，尤其是一种适用于水位骤变环境和/或多工点周转的钢吊箱围堰侧壁的设计方法及拼装方法。

背景技术：

1、水中承台施工一般采用钢围堰法施工，以形成无水作业条件，相较于陆地承台而言，水中承台围堰施工的特点通常体现为用钢量大、施工周期长。其中，钢吊箱适用于深水基础的高桩承台施工，钢吊箱围堰是一种有底结构，下沉至设计高程后悬浮于水中，钻孔桩施工完成后用水下混凝土封底，排水后形成围堰。钢吊箱围堰受到水位、工期、工效等多方面因素变化的影响，钢围堰施工要求与成本控制之间的平衡难度大大增加。

2、例如，围堰尺寸主要由围堰壁厚、承台尺寸以及承台与围堰净间距决定，而围堰的壁厚一般取决于围堰所受到的水压力以及可供人员作业的最小空间。而承受的水压力，主要是受水位影响，因此，在施工之前，需要先根据设计水位对水中承台的钢吊箱围堰高度进行设计，而设计水位，通常是根据历年水位进行推断，但若水位发生变化，如水位变低，那仍采用设计的钢吊箱围堰，则会导致成本的浪费，若水位变高，则需要继续加高一层钢围堰，那么需要重新制作一层钢吊箱围堰，导致工期延长。

3、若施工现场具有水位变化大的特点，或者可能还存在一个施工工地有多个水中承台的公开，即具有多个工点的工况，为满足施工要求和合理控制成本，那么对钢材体量、场地的时间和空间把控尤为重要，这也说明钢吊箱围堰的设计是桥梁基础是否能实现绿色施工的先决条件，必须重点进行研究。

技术实现思路

1、本发明公开了一种适用于水位骤变环境和/或多工点周转的钢吊箱围堰侧壁的设计方法及拼装方法，将钢吊箱围堰侧壁分层加工，能适应水位骤变的施工要求，以及达到合理控制成本的目的。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、一种适用于水位骤变环境和/或多工点周转的钢吊箱围堰侧壁设计方法，包括以下步骤：

4、沿围堰的竖直方向，将围堰侧壁分层设计，包括大强度侧壁层和小强度侧壁层，用于制作所述大强度侧壁层的竖向肋和/或传力杆和/或环板，材料规格对应大于用于制作所述小强度侧壁层的竖向肋和/或传力杆和/或环板。

5、优选的，沿围堰的水平方向，所述大强度侧壁层分节设计，包括大强度直线区侧壁节段和大强度转角区侧壁节段，根据围堰侧壁尺寸划分，若干个大强度直线区侧壁节段和若干个大强度转角区侧壁节段横向拼装在一起围成一层围堰侧壁；所述大强度直线区侧壁节段呈直线状，所述大强度转角区侧壁节段呈转角状，或一端平齐，另一端呈斜线状；

6、所述小强度侧壁层分节设计，包括小强度直线区侧壁节段和小强度转角区侧壁节段，根据围堰侧壁尺寸划分，若干个小强度直线区侧壁节段和若干个小强度转角区侧壁节段横向拼装在一起围成一层围堰侧壁；所述小强度直线区侧壁节段呈直线状，所述小强度转角区侧壁节段呈转角状，或一端平齐，另一端呈斜线状。

7、更优选的，所述大强度直线区侧壁节段和所述小强度直线区侧壁节段的长度和宽度相等；对应同一竖向围堰侧壁位置处的所述大强度转角区侧壁节段和所述小强度转角区侧壁节段的外边沿截面形状相同。

8、优选的，所述大强度侧壁层的竖向肋采用的材料规格为l125mm×125mm×12mm或更大规格材料；

9、所述大强度侧壁层的传力杆采用的材料规格为[20槽钢或更大规格材料；

10、所述大强度侧壁层的环板采用的材料规格为16mm厚度的钢板或更大规格材料；

11、所述小强度侧壁层的竖向肋采用的材料规格为l75mm×75mm×5mm或更大规格材料；

12、所述小强度侧壁层的传力杆采用的材料规格为[10槽钢或更大规格材料；

13、所述小强度侧壁层的环板采用的材料规格为10mm厚度的钢板或更大规格材料。

14、更优选的，当同一施工工地有不同尺寸的围堰时，根据围堰的尺寸，多个所述大强度直线区侧壁节段和多个所述小强度直线区侧壁节段的长度和宽度均相等；不同竖向围堰侧壁位置处的所述大强度转角区侧壁节段的尺寸，按照若干个所述大强度直线区侧壁节段与若干个所述大强度转角区侧壁节段拼接所形成的围堰长度/宽度，大于对应承台的长度/宽度至少0.1m的原则进行设计，且设计所需不同截面尺寸的所述大强度转角区侧壁节段的数量最少为最优，其中，所述若干个可以为0；所述小强度转角区侧壁节段则参照所述大强度转角区侧壁节段的设计原则进行设计。

15、本发明还提供了一种基于以上所述的适用于水位骤变环境和/或多工点周转的钢吊箱围堰侧壁设计方法的钢吊箱围堰侧壁拼装方法，所述大强度侧壁层的高度为h1，所述小强度侧壁层的高度为h2，施工时实际水位深度为l；当l<h2且l<h1时，钢吊箱围堰侧壁采用所述小强度侧壁层或所述大强度侧壁层；当l<h2且l>h1时，钢吊箱围堰侧壁采用所述小强度侧壁层；当h2<l<h1+h2时，钢吊箱围堰侧壁则包括两层，下层为所述大强度侧壁层、上层为所述小强度侧壁层，若l同时满足l<2h1，或可选择钢吊箱围堰侧壁两层均为所述大强度侧壁层；当l>h1+h2时，钢吊箱围堰侧壁至少包括三层，最下层为所述小强度侧壁层且满灌有水下隔舱混凝土，倒数第二层为所述大强度侧壁层，往上再叠加所述小强度侧壁和/或所述大强度侧壁层，直至高于施工时水位深度l，或最下层和倒数第二层为所述小强度侧壁层且满灌有水下隔舱混凝土，往上再叠加所述小强度侧壁和/或所述大强度侧壁层，直至高于施工时水位深度l。

16、优选的，当l<h2且l<h1时，钢吊箱围堰侧壁采用所述小强度侧壁层；当h2<l<h1+h2时，钢吊箱围堰侧壁则包括两层，下层为所述大强度侧壁层、上层为所述小强度侧壁层；当l>h1+h2时，钢吊箱围堰侧壁至少包括三层，最下层为所述小强度侧壁层且满灌有水下隔舱混凝土，倒数第二层为所述大强度侧壁层，往上再叠加所述大强度侧壁层，直至高于施工时水位深度l。

17、优选的，h2为4～8米。

18、优选的，h1为4～8米。

19、优选的，h2≥h1。

20、以上所述的适用于水位骤变环境和/或多工点周转的钢吊箱围堰侧壁的设计方法及拼装方法，主要应用在设计水深在10m以上的高桩承台，设计包含了小强度侧壁层、大强度侧壁层，以及小强度侧壁层在拼装后还可满灌水下隔舱混凝土，其中：大强度侧壁层采用大规格的材料，依靠钢材料的强度可保证围堰的强度和刚度，小强度侧壁层可不灌注混凝土，在对水压力的承受压力要求较低时能单独使用，也可配合满灌水下隔舱混凝土使用，依靠小强度侧壁层与混凝土的混合强度保证围堰的强度和刚度。大强度侧壁层一般不灌注混凝土，可重复周转使用，在施工工地可周转应用于不同的钢吊箱围堰，但重量更大，成本相对较高，小强度侧壁层若灌注有混凝土，则不能再重复周转使用，但重量较小，成本相对较低，上述结构配合使用，可最大程度的保证了施工安全、降低了施工成本，又确保了较大水位落差下的吊箱设计合理性。

21、若施工现场只需要搭建一个围堰，遇到实际水位低于设计水深时，原预估多出的大强度直线区侧壁节段、大强度转角区侧壁节段可不再使用，节段可转运至其他项目使用，或回收钢材作为其他用途。而本发明尤其适用于在同一施工现场有多个围堰的工况，即具有多工点的工况，遇到水位骤变的情况，若实际水位低于设计水位时，原预估多出的大强度直线区侧壁节段、大强度转角区侧壁节段和/或小强度直线区侧壁节段、小强度转角区侧壁节段可应用于其他工点的围堰施工，既能满足刚度、强度要求，又能合理降低成本，若实际水位高于设计水位，可调整其他围堰的大强度直线区侧壁节段、大强度转角区侧壁节段和/或小强度直线区侧壁节段、小强度转角区侧壁节段先集中用于部分围堰的施工，同时补充进行侧壁节段制作，实现同步施工和制作，以尽可能的缩短工期；同时，在不同施工时段进行施工的围堰，其中未灌注混凝土的小强度直线区侧壁节段、大强度直线区侧壁节段、小强度转角区侧壁节段和大强度转角区侧壁节段可周转使用，也有利于降低成本。